DE3241362C2 - Fadenspannungsregler - Google Patents

Abstract

Der insbesondere für eine Kreuzwickel-Spulmaschine geeignete Fadenspannungsregler weist einen beweglich gelagerten, den Faden (1) umlenkenden Fadentaster (15) auf, der von einer weichen Feder (23) im Gleichgewicht mit der Fadenspannung gehalten wird. Beiderseits der Soll-Gleichgewichtslage des Fadentasters (15) sind berührungsfrei schaltende Schalter (H1, H2) beispielsweise Hall-Schalter angeordnet, die digitale Signale erzeugen, wenn der Fadentaster (15) aus seiner Soll-Gleichgewichtslage ausgelenkt wird. Die von den Schaltern (H1, H2) erzeugten Rechtecksignale steuern direkt oder über einen bistabilen Speicher eine Integrationsstufe mit nachgeschalteter Mittelwertbildungsstufe, wobei die Integrationsstufe in einer vorbestimmten Integrationsrichtung einschaltbar ist, wenn die Impulse der Rechtecksignale in einer vorbestimmten Reihenfolge aufeinanderfolgen und in entgegengesetzter Integrationsrichtung einschaltbar ist, wenn die Impulse in entgegengesetzter Reihenfolge aufeinanderfolgen. Das von der Mittelwertbildungsstufe erzeugte Signal ist ein Maß für die Größe und Richtung der mittleren Abweichung der Fadenspannung vom Sollwert. Die Schalter (H1, H2) steuern über einen Regler (41) eine elektromagnetische Fadenbremse (11). Da die Feder (23) relativ weich ist, wirken sich periodische Änderungen der Fadengeschwindigkeit am Fadenführer (7) der zu wickelnden Spule (5) nicht als Fadenspannungsänderungen an der Fadenbremse aus.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fadenspannungsregler für von periodischen Spannungs- und/oder Geschwindigkeitsschwankungen überlagerte Fäden, insbesondere bei einer Kreuzwickel-Spulmaschine, mit einem Basisteil, einem beweglich an dem Basisteil gehaltenen, den Fadenlauf umlenkenden Fadentaster, einer an dem Fadentaster angreifenden Spannkraftausgleichseinrichtung, einer abhängig von der Tastposition des Fadentasters digital schaltenden Positionsschalteranordnung und einer von der Positionsschalteranordnung über einen Regelkreis elektrisch steuerbaren Fadenbremse im Fadenlauf vor dem Fadentaster.

Ein derartiger Fadenspannungsregler ist aus dem Schweizer Patent 2 25 541 bekannt Der von einer Ablaufspule kommende Faden läuft über eine Spannerscheibe einer nach dem Wirbelstromprinzip arbeit-;nden elektromagnetischen Bremse und dann zwischen zwei Fadenführungen über das freie Ende eines drehbar an einem Rahmenteil gehaltenen Tasthebels. Der Tasthebel wird von einer Feder gegen den von einer Abzugseinrichtung mit gleichbleibender Kraft gezogenen Faden gedrückt und zieht zwischen den beiden Führungen eine Schlaufe mit relativ großem öffnungswinkel aus dem Fadenverlauf. Der Tasthebel betätigt einen Schaltkontakt im Erregerstromkreis der elektromagnetischen Bremse, der bei nachlassender Fadenspannung die Bremse einschaltet und bei zunehmender Fadenspannung die Bremse ausschaltet.

Eine derartige Zweipunktregelung ist relativ ungenau. Sie setzt eine konstante Abzugspannung des Fadens voraus und erzeugt eine kontinuierliche Regelschwingung um den gewünschten Wert der Fadenspannung.

Aus der CH-PS 2 25 541 ist es ferner bekannt anstelle des Schaltkontakts einen mittels des Tasthebcls kontinuierlich änderbaren, variablen ohmschen oder induktiven Widerstand in den Erregerstromkreis der elektromagnetischen Bremse zu schalten. Bei derartigen Lösungen müssen relativ große Massen bewegt werden. Der bekannte Fadenspannungsregler läßt sich deshalb nicht einsetzen, wenn der Fadenspannung periodische Schwingungen überlagert sind, wie sie z. B. bei Kreuzwickel-Spulmaschinen auftreten. Da der Regler des bekannten Fadenspannungsreglers als Proportionalregler (P-Regler) ausgebildet ist, können größere Störgrößen zu relativ großen Regelabweichungen führen. Darüber hinaus kann es zu Betriebsstörungen kommen, wenn der Positionsgeber des bekannten Fadenspannungsreglers in stark verschmutzter Umgebung eingesetzt wird.

Aus der DE-OS 21 15 973 ist ferner ein stetig arbeitender Fadenspannungsregler für eine Spulmaschine bekannt, bei welchem ein kapazitiver Winkelgeber die Winkelstellung eines federbelasteten Tasthebels erfaßt und entsprechend der Winkelstellung das Drehmoment des Antriebsmotors der Spulenspindel regelt Der Winkelgeber ist nach Art eines Luft-Drehkondensators ausgebildet, der entweder in den frequenzbestinunenden Kreis eines Oszillators oder in einen Zweig einer Wechselstrom-Brückenschaltung geschaltet ist Ein Frequenzdiskriminator bzw. eine Gleichrichterschaltung liefern der Stellung des Tasthebels entsprechende Istwertsignale an den Regelkreis des Fadenspannungsregler. Kapazitive Winkelgeber dieser Art arbeiten zwar ίο berührungsfrei, sind aber insbesondere bei höheren Betriebstemperaturen problematisch und gegen¹'Verschmutzen empfindlich. Ferner ist das große Trägheitsmoment der mit dem Tasthebel verbundenen Kondensatorbeläge unerwünscht

Ein mechanisch arbeitender Fadenspannungsregler ist aus der DE-OS 23 56 506 bekannt. Bei diesem Fadenspannungsregler wird der Faden abhängig von der Fadenspannung gegen die Kraft einer Feder axial zu einer konischen Antriebswalze verstellt, wobei der Durchmesser der konischen Antriebswalze, über den der Faden momentan geführt wird, die momentane Fadenspannung bestimmt Der maximale Bewegungsbereich der Fadenführungsvorrichtungen wird durch zwei Endschalter festgelegt, die bei Überschreiten dss maximalen Bewegungsbereichs den Antrieb abschalten oder Alarm auslösen. Die Endschalter haben lediglich Sicherungsfunktion.

Aufgabe der Erfindung ist es einen Fadenspannungsregler, bei welchem die Tastposition des Fadentasters durch eine digital schaltende Positionsschalteranordnung erfaßt wird, so zu verbessern, daß der Fadenspannungsregler auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen verschleißfrei und betriebssicher, quasi stetig arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Positionsschalteranordnung zwei vom Fadentaster in gesonderten Tastpositionen berührungsfrei schaltbare und entsprechend ihren Schaltzuständen Rechtecksignale erzeugende Schalterstufen aufweist und daß der Regelkreis die Fadenbremse über eine zeitabhängig integrierende Integrationsstufe regelt die zur Ermittlung eines Mittelwerts jeder Schwankungsperiode in einer vorbestimmten Integrationsrichtung eingeschaltet ist, wenn die Impulse der Rechtecksignale der beiden Schalterstufen in einer vorgegebenen Reihenfolge aufeinanderfolgen und entgegengesetzt der vorbestimmten Integrationsrichtung eingeschaltet ist, wenn die Impulse entgegengesetzt der vorgegebenen Reihenfolge aufeinanderfolgen.

Die berührungsfrei schaltenden Schalterstufen erzeugen aufgrund der periodischen Schwankungen des Tasthebels digitale Ausgangssignale, die mittels der Integrationsstufe zu einem die Abweichung der Fadenspannung von einem Sollwert nach Größe und Richtung bezeichnenden Signal umgewandelt werden. Die Integrationsstufe liefert hierbei für jede Periode der Tasthebelschwankung ein dem Mittelwert entsprechendes Signal. Die Bremskraft der Fadenbremse wird so eingestellt, daß der Fadentaster im Mittel eine Position zwisehen den beiden Schaltstellungen der Schalterstufen einnimmt. Die Fadenspannung kann durch Einstellen der von der Spannkraftausgleichseinrichtung auf den Faciv.ntaster ausgeübten Rückstellkraft variiert werden. Die berührungsfrei schaltenden Schalterstufen erzeugen vielfach Ausgangssignale nur solange, als sich der Fadentaster in ihrem Anspruchbereich befindet. Zweckmäßigerweise ist deshalb an die beiden Schalterstufen eine bistabile Speicherstufe angeschlossen, die vom

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Rechtecksignal der einen Schalterstufe in ihren einen dung benutzt wird. Das Zahlen-Schieberegister nimmt Schaltzustand geschaltet und vom Rechtecksignal der im Schiebetakt eines der Rechtecksignale die Zählin-

anderen Schalterstufe in ihren anderen Schaltzustand haltsproben auf und schiebt sie durch die Zahlenspei-

geschaltet wird. Soweit sich die Ansprechbereiche der cherstufen. An die Zahlenspeicherstufen ist eine Mittel-

beiden Schalterstufen nicht überlappen, kann ein her- 5 Wertbildungsstufe angeschlossen, die kontinuierlich ein

kömmliches setz- bzw. rücksetzbares Flip-Flop (RS- Mittelwertsignal erzeugt.

Flip-Flop) benutzt werden. Das Ausgangssignal der Das Ausgangssignal der Integrationsstufe bezeichnet Speicherstufe stellt wiederum ein Rechtecksignal dar, die Fadenspannungsabweichung nach Größe und Rich-

dessen Pegel die Integrationsrichtung steuert. tung. Zwischen die Integrationsstufe und die Faden-

Die Regeleigenschaften des Fadenspannungsreglers 10 bremse kann zur Verbesserung des Regelverhaltens ein

sind umso genauer, je kleiner der zum Umschalten der Regler mit Pl- oder PID-Verhalten geschaltet sein. Ein

Speicherstufe erforderliche Hub des Fadentasters ist. solcher Regler kann durch einen Mikroprozessor reali- Die Ansprechbereiche der beiden Schalterstufen und siertsein.

damit die Schaltinformation der von diesen Schalterstu- Die bei einer Vielzahl Anwendungsfälle, beispiclsweifen erzeugten Rechtecksignale können überlappt sein, 15 se bei Kreuzwickel-Spulmaschinen auftretenden periowenn die bistabile Speichersiuie mit dem überlapptem dischen Geschwindigkeitsänderungen führen bei her-Beginn der Schaltinformation des Rechtecksignals einer kömmlichen Fadenspannungsreglern zu Spannungsder beiden Schalterstufen in einen vorbestimmten ihrer Schwankungen an der Fadenbremse, die das Regelverbeiden Schaltzustände geschaltet wird und bei über- hallen unerwünscht beeinflussen. Solche Fadenspanlapptem Ende der Schaltinformation des Rechtecksi- 20 nungsschwankungen lassen sich vermeiden, wenn der gnals derselben Schalterstufe in ihren anderen Schaltzu- Fadentaster als Fadenspeicher ausgenutzt wird, der bei stand geschaltet wird. Trotzdem sich die Ansprechberei- Fadengeschwindigkeitsänderunger. den sich ändernden ehe der beiden Schalterstufen überlappen, läßt sich auf Fadenbedarf ausgleicht und Rückwirkungen der periodiese Weise ein scharf definierter Schaltpunkt der bista- dischen Geschwindigkeitsschwankungen auf die Fadenbilen Speicherstufe erzielen. Eine Speicherstufe mit den 25 spannung im Bereich der Fadenbremse kompensiert, vorstehenden Eigenschaften kann auf sehr einfache Optimale Ergebnisse werden erzielt, wenn bei von Fe-Weise aus zwei gegenseitig rückgekoppelten NAND- dem rückgestellten Fadentastern die Eigenfrequenz des Gattern oder NOR-Gattern aufgebaut werden. Fadentaster-Feder-Systems ungefähr gleich der Grund-

Beispielsweise kann es sich bei der Integrationsstufe frequenz der durch Geschwindigkeitsschwankungen um ein ÄC-Integrationsglied handeln, welches die 30 des Fadens hervorgerufenen Betriebsschwingung des Rechteckausgangssignale entweder der Schalterstufcn Fadentasters bemessen ist. Die Kompensation gelingt unmittelbar oder aber der mittels der bistabilen Spei- umso besser, je weicher die Feder ist Bei Ausführungscherstufe gespeicherten Schaltzustände integriert. formen, bei weichender Fadentaster als drehbar an dem Durch geeignete Wahl der Zeitkonstanten des ÄC-Inte- Basisteil gelagerter Tasthebel ausgebildet ist, wird desgrationsglieds läßt sich das Integrationsglied zur Mittel- 35 halb bevorzugt eine Spiralfeder benutzt,
wertbildung mit ausnutzen. Für digitale Anwendungs- Zweckmäßigerweise ist der Faden in einer Schleife fälle,insbesondere bei Verwendungeines Mikroprozes- von etwa 180° um den Fadenfolgerteil des Tasthebels, sors als Regler, kann ein Vorwärts-Rückwärtszähler beispielsweise um eine am freien Ende des Tasthebels vorgesehen sein, welcher die mit relativer hoher Fre- gelagerte Rolle geführt. Nach dem Flaschenzugprinzip quenz aufeinanderfolgenden Impulse eines Taktgenera- 40 ergibt sich eine Kraftverdoppelung zwischen Fadentors zählt und dessen Zählrichtung abhängig von den spannung und Federkraft Der Tasthebel kann relativ Rechtecksignalen der Schalterstufen bzw. der bistabilen große Geschwindigkeitsänderungen ausgleichen und Speicherstufe steuerbar ist. Die Taktfrequenz des Takt- bei Geschwindigkeilsänderungen relativ große Fadengenerators beträgt ein Mehrfaches der Frequenz even- abschnitte speichern bzw. abgeben. Die Schleife vertueller periodischer Schwankungen der Fadenspan- 45 läuft hierbei zweckmäßigerweise etwa tangential zur nung. Ein solcher Vorwärts-Rückwärtszähler wird auf Bewegungsbahn des Fadenfolgerteils,
eine mittlere Zählstellung voreingestellt, von der aus er Spannungsänderungen aufgrund von Änderungen vorwärts- bzw. rückwärtszählen kann. Zählstellungen der Fadengeschwindigkeit entstehen nicht zuletzt durch größer als die voreingestellte Mittelstellung werden Trägheitsmomente der bei der Geschwindigkeitsändez. B. positiven Fadenspannungsabweichungen zugeord- 50 rung zu beschleunigenden oder abzubremsenden Teile net. Zählstellungen kleiner als die Mittelstellung negati- des Fadenspannungsreglers. Die bewegten Teile des Faven Fadenspannungsabweichungen. dentasters sollen ein möglichst geringes Trägheitsmo-

Einem derartigen Vorwärts-Rückwärtszähler ist be- ment haben. Werden Tasthebel als Fadentaster benutzt, vorzugt eine Mittelwertspeicherstufe nachgeschaltet, in so sind diese bevorzugt als Profil-Formteil ausgebildet, die zu Zeitpunkten, die durch wenigstens eines der bei- 55 dessen Trägheitsmoment bei geringem Gewicht relativ den Rechtecksignale bestimmt sind, Zählinhaltsproben klein bleibL Auch die bewegten Teile der Fadenbremse einschreibbar sind und die ein den Mittelwert einer vor- sollen möglichst kleines Gewicht und kleines Trägheitsgegebenen Anzahl der Proben entsprechendes Mittel- moment haben, um Totzeiten bei einer Änderungen des wertsignal zur Steuerung der Fadenbremse abgibt Die Fehlersignals gering zu halten.

Mittelwertspeicherstufe kann beispielsweise so ausge- 60 Die berührungsfrei schaltenden Schalterstufen kön-

bildet sein, daß sie die Zahlenwerte der vorgegebenen nen als kapazitive oder- induktive Näherungsschalter

Anzahl Proben addiert und durch die Anzahl dividiert ausgebildet sein. Geeignet sind insbesondere magnet- Bei einer derartigen Mittelwertspeicherstufe sind aller- feldempfindliche Schalter, vorzugsweise Hall-Schalter,

dings die Intervalle, in welchen der Mittelwert geändert die von einem am Fadentaster angebrachtem Dauerms-

wird, relativ groß. Der Mittelwert läßt sich nach jeder 65 gnet geschaltet werden. Derartige Schalter sind der im

Periode der Fadenspannungsschwankung aktualisieren, Betrieb sich ergebenden hohen Schaltspielzahl von bei-

wenn ein Zahlen-Schieberegister mit einer vorgegebe- spielsweise 50 Millionen Schaltspielen pro Monat dau-

nen Anzahl Zahlenspeicherstufen zur Mittelwertbil- erhaft gewachsen.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeich- moment der Fadenbremse 11 wird von einem Regelnungen näher erläutert. Es zeigt kreis 35 so nachgeregelt, daß die Mittellage der Rolle 17

F i g. 1 eine schematische Darstellung des clcktri- gleichbleibt. Der Regelkreis 35 weist zwei berührungs-

schen und mechanischen Prinzips eines erfindungsgc- frei schaltende Hall-Schalter Wl und H 2 auf, die von

mäßen Fadenspannungsreglers; s einem Dauermagnet 37 an dem Tasthebel 15 geschaltet

F i g. 2 ein Blockschaltbild des Fadenspannungsreg- werden, wenn sich der Magnet 37 im Ansprechbereich

lersnach Fig. 1; der Hall-Schalter /YI und H2 befindet. Die Ansprech-

Fig.3a—d Diagramme mechanischer und elektri- bereiche Wl, H2 sind in Bewegungsrichtung des Mascher Größen des Fadenspannungsreglers, gezeichnet gnets 37 so gegeneinander versetzt, daß jeweils nur der in Abhängigkeit von der Zeit t; io zuerst vom Magnet 37 überstrichene Hall-Schalter auch

F i g. 4 ein Schaltbild eines im Fadenspannungsregler zuerst ausgelöst wird. Die Hall-Schalter bzw. Hall-Genach F i g. 2 verwendbaren Flip-Flops und neratoren Wl, W 2 erzeugen Rechtecksignale, die in ei-

Fig.5a—e Diagramme entsprechend den Diagram- ner Aufbercitungsschaltung 39 zu einem Fehlersignal men der F i g. 3 bei überlappend schaltenden Schalter- aufbereitet werden, welches die mittlere Fadenspanstufen. 15 nungsabweichung nach Größe und Richtung repräsen-

F i g. ί zeigt das Prinzip eines Fadenspannungsregiers tiert. Das Fehiersignai wird einem Regler 41 mit PI-einer Kreuzwickel-Spulmaschine, die einen Faden 1 von oder PID-Verhalten zugeführt, der die Fadenbremse 11 einer Vorlagespule 3 zieht und zu einer zylindrischen quasi stetig steuert. Die Fadenbremse 11 ist als Hystere- oder konischen Kreuzwickelspule 5 aufwickelt. Die sebremse ausgebildet, womit ihr Bremsdrehmoment un-Kreuzwickelspule 5 wird mit konstanter Drehzahl angc- 20 abhängig von der Drehzahl der Spannrolle 9 ist Um das trieben, wobei ein beispielsweise über ein Kurvenge- Nachlaufen der Spannrolle 9 bzw. Beschieunigungsvertriebe gesteuerter Fadenführer 7 in herkömmlicher zögerungen zu vermeiden, ist das Trägheitsmoment der Weise zur Bildung des Kreuzwickelmusters axial zur Spannrolle 9 und der mit ihr verbundenen drehenden Spule 5 führt. Der Faden 1 wird im Bereich der Vorlage- Teile der Fadenbremse 11 möglichst klein gehalten. Entspule 3 von einer öse 2 geführt und läuft dann im Reib- 25 sprechendes gilt für den Tasthebel 15 mit der daran Schluß über ein Spannrad 9 einer elektrisch steuerbaren angebrachten Rolle 17, um bei Geschwindigkeitsände-Fadenbremse 11, die, wie nachstehend noch näher erläu- rungen des Fadens 1 Rückwirkungen auf die Fadentert, für eine konstante Fadenspannung in dem vom spannung möglichst klein und den Faden immer ge-Spannrad 9 zur Spule 5 verlaufenden Fadenabschnitt spannt zu halten. Der Tasthebel 15 ist zu diesem Zweck sorgt Der vom Spannrad 9 ablaufende Faden läuft über 30 als Profilformteil mit geringem Gewicht und geringem eine Umlenkrolle 13, eine am freien Ende eines Tasthe- Trägheitsmoment ausgebildet, bels 15 gelagerte Rolle 17 zu einer feststehenden öse 19 Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Aufbereitungsim Bereich des axial zur Spule 5 sich hin- und herbewe- schaltung 39. Die beiden Hall-Schalter W1 und W2 sind genden Fadenführers 7. in integrierter Schaltkreistechnik ausgeführt und umfas-

Der auch als »Tänzerhebel« bezeichnete Tasthebel 15 35 sen ein Hallelement sowie einen Verstärker, dessen ist an einem nicht näher dargestellten Basisteil 21 dreh- Ausgangstransistor einen offenen Kollektor hat. Der bar gelagert und wird von einer relativ weichen Spiral- Kollektor-Ausgangsanschluß des Hall-Schalters W1 ist feder 23 so vorgespannt, daß die Rolle 17 zwischen der mit einem Lastwiderstand 43 und einem Rücksetzein-Umlenkrolle 13 und der öse 19 eine Schleife 25 aus dem gang 7? einer bistabilen Speicherstufe, z. B. eines Flip-Faden 1 zieht Die Rolle 13 und die öse 19 sind so 40 Flops 45, verbunden. Der Kollektor-Ausgangsanschluß angeordnet, daß die Schenkel der Schleife 25 etwa tan- des Hall-Schalters W 2 ist mit einem Lastwiderstand 47 gential zu der durch Pfeile 27 angedeuteten Bewegungs- und einem Setzeingang 3 des Flip-Flops 45 verbunden, bahn der Rolle 17 verläuft. Die Schleife 25 umschlingt Eine nicht näher dargestellte Betriebsspannungsquelle die Rolle 17 über einen Winkel von etwa i80^c. Nach Art ist über einen Spannungsanschluß 49 mit Spannungsvereines »Flaschenzugs«, dessen bewegliche Rolle durch 45 sorgungsanschlüssen der Hall-Schalter Wl, H2 des die Rolle 17 gebildet wird, muß die Spiralfeder 23 im Flip-Flops 45 und den Lastwiderständen 43,47 verbun-Gleichgewichtszustand eine Kraft auf die Rolle 17 aus- den. Das Flip-Flop 45 hat einen Ausgang Q1, der mit üben, die doppelt so groß wie die Fadenspannung ist. dem Zählrichtungssteuereingang eines Vorwärts-Rück-Zwischen ihren beiden, bei 29 bzw. 31 angedeuteten wärts-Zählers 51 verbunden ist, welcher Taktimpulse Endstellungen kann die Rolle 17 einen relativ großen 50 eines Taktgenerators 53 ausgehend von einer vorein-Fadenabschnitt speichern bzw. abgeben. stellbaren Zählmittelstellung vorwärts oder rückwärts

Die Spiralfeder 23 bildet zusammen mit dem Tasthe- zählt, je nachdem, weichen seiner beiden Schaltzustände bei 15 ein schwingfähiges System, dessen Eigenfrequenz das Flip-Flop 45 einnimmt Die Hall-Schalter Wl und (ohne Faden) etwa gleich der Grundfrequenz der peri- W 2 geben an ihren Kollektor-Ausgangsanschlüssen ein odischen- von der Fadengeschwindigkeitsschwankung 55 Stromsignal ab, solange sich der Magnet 37 im Anhervorgerufenen Pendelbewegung des Tasthebels 15 Sprechbereich des Hall-Schalters befindet womit das gewählt 1st Eine derartige Eigenfrequenz stellt sich bei Potential an den kollektorseitigen Anschlüssen der relativ geringer Steifigkeit der Spiralfeder 23 ein und Lastwiderstände 43,47 Massepotential annimmt stellt sicher, daß am Spannrad 9 der Fadenbremse 11 F i g. 3a zeigt mit einer durchgehenden Schwingungsnahezu keine Fadenspannungsschwankungen aufgrund bo linie 54 ein Bewegungs-Zeitdiagramm des Magnets 37 der Geschwindigkeitsänderungen auftreten. und damit der Rolle 17. Der Magnet 37 führt aufgrund

Die Rolle 17 bewegt sich bei der Kompensation der der periodischen Geschwindigkeitsänderung des Fa- Geschwindigkeitsschwankungen um eine Mittellage, die dens eine Pendelbewegung um die etwa in der Mitte

durch die Bremskraft der Fadenbremse 11 einerseits zwischen den Hall-Schaltern Wl und W2 gelegene

und die Gegenkraft der Spiralfeder 23 andererseits be- es Gleichgewichtsstellung des Hebels 15. F i g. 3b zeigt mit

stimmt wird. Die Gegenkraft der Spiralfeder 23 kann einer durchgehenden Linie die NulUImpulse 55 am

durch Verschieben bzw. Justieren ihres Angriffspunkts Rücksetzeingang 7? des Flip-Flops 45, welche entstehen,

33 am Basisteil 21 eingestellt werden. Das Bremsdreh- wenn sich der Magnet 37 über den Ansprechbereich des

Hall-Schalters W1 hinwegbewegt. In Fig.3c sind mit durchgehenden Linien die Null-Impulse 57 am Setzeingang 3des Flip-Flops 45 eingezeichnet, die sich ergeben, wenn der Magnet 37 über den Hall-Schalter W2 hinwegbewegt wird. Der dem Setzeingang 3 zugeordnete Ausgang Q1 liefert, wie F i g. 3d mit durchgezogenen Linien zeigt, ein Rechtecksignal, dessen lmpulsvorderflanken 59 durch die Setzimpulse 57 und dessen Rückflanken 61 durch die Rücksetzimpulse 55 bestimmt sind. Das Tastverhältnis des Rechtecksignals am Ausgang Q\ ist in der Gleichgewichtslage gleich 1. Der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 51 wird damit während gleicher Zeiträume periodisch vorwärts- und rückwärtsgezählt. An dem Zähler 51 ist eine nachstehend noch näher erläuterte Mittelwertbildungsschaltung 62 angeschlossen, die pro Periode der Pendelschwingung des Hebels 15 eine Zählinhaltsprobe aus dem Zähler 51 übernimmt und ein Mittelwertsignal liefert, welches dem Mittelwert einer vorgegebenen Anzahl aufeinanderfolgender Zählinhaltsproben entspricht. Das Mittelwertsignal steuert über den Regler 41 (F i g. 1) die Fadenbremse 11.

Ändert sich der Mittelwert der Fadenspannung, so verschiebt sich die Gleichgewichtslage des Magnets 13 relativ zu den Hall-Schaltern Wl und W2. Mit strichpunktierten Linien ist in F i g. 3a eine Verschiebung der Fadenspannung zu größeren Fadenspannungswerten dargestellt. Die Linie 63 bezeichnet die neue Gleichgewichtslage, wie sie sich ohne Regelkreis einstellen würde. Mmit 65 sind in F i g. 3b die entsprechend der neuen Gleichgewichtslage am Rücksetzeingang 7? auftretenden Null-Impulse bezeichnet. Die Null-Impulse am Setzeingang 3 sind in F i g. 3c mit strichpunktierten Linien bei 67 eingezeichnet. In F i g. 3d ist mit strichpunktierten Linien bei 69 das Rechteckausgangssignal am Ausgang Q1 dargestellt, dessen Tastverhältnis entsprechend der neuen Gleichgewichtslage von 1 abweicht. Die Zähldauer in Vorwärtsrichtung verringert sich damit im Mittel gegenüber der Zähldauer in Rückwärtsrichtung, womit der Zähler 51 von seiner voreingestellten mittleren Zählstellung rückwärtsgezählt wird.

Die voreingestellte mittlere Zählstellung entspricht dem Sollwert der Fadenspannung. Eine Verringerung des Mittelwerts der Zählinhaltsproben wirkt damit der vorstehend angenommenen Erhöhung der Fadenspannung entgegen, indem die Erregung der Fadenbremse 11 und damit deren Bremsdrehmoment verringert wird. Bei einer Abweichung der Fadenspannung zu niedrigeren Werten wird analog dazu der Mittelwert der Zählinhaltsproben erhöht.

Der Zählinhalt des Zählers 51 repräsentiert, bezogen auf seine voreingestellte mittlere Zählstellung nach Größe und Richtung die momentane Abweichung der Fadenspannung vom Sollwert.

Die Mittelwertbildungsschaltung 62 umfaßt eine Vielzahl nach Art eines Schieberegisters miteinander verbundener Zahlenspeicherstufen 71, von denen die erste an den Ausgang des Zählen 51 angeschlossen ist und einmal pro Periode der Geschwindigkeitsminderung des Fadens eine Zählinhaltsprobe übernimmt. Die Probenübernahme wird beispielsweise durch das Rechteckausgangssigna! des Ausgangs Q1 des Zählers 45 gesteuert Die in den Zahlenspeicherstufen 71 gespeicherten Zählirihaltsproben werden im gleichen Takt durch das Schieberegister geschoben. An die Zahlenspeicherstufen 71 ist eine Mittelwertbildungsstufe 73 angeschlossen, die kontinuierlich den arithmetischen Mittelwert der in den Zahlenspeicherstufen 71 gespeicherten Folge von Zählinhaltsproben bildet. Das Ausgangssignal der Mittelwcrtbildungsstufe 73 repräsentier·, zahlenmäßig die mittlere Abweichung der Fadenspannung von dem durch die Gleichgewichtslage des Hebels 15 bestimmten Sollwert nach Größe und Vorzeichen.

Bei dem vorstehend erläuterten Flip-Flop 45 kann es sich um eine herkömmliche Flip-Flop-Schaltung handeln, sofern sichergestellt ist, daß die Hall-Schalter H1 und H2 zeitlich überlappungsfrei geschaltet werden. Andererseits soll das Flip-Flop 45 bei kleinem Hub des

ίο Hebels 15 in einer möglichst exakten Stellung des Hebels 15 hysteresefrei umgeschaltet werden können. Fi g. 4 zeigt eine einfache Ausführungsform einer bistabilen Speicherstufe, die anstelle des Flip-Flops 45 eingesetzt werden kann und die trotz zeitlich überlappt auftretender Rechteckimpulse der Hall-Schalter WI und W 2 ein Rechtccksignal liefert, dessen Flanken geometrisch exakte Verhältnisse repräsentieren. Die Speicherschaltung nach Fig.4 weist zwei NAND-Gatter 75, 77 mit jeweils zwei Eingängen auf, von denen jeweils einer mit dem Ausgang des jeweils anderen NAND-Gatters verbunden ist. Die verbleibenden Eingänge bilden den Setzeingang 3 bzw. den Rücksetzeingang ~K. Der Ausgang des mit dem Setzeingang 3 verbundenen NAND-Gatters 77 bildet den Ausgang Q1. Der Ausgang des NAND-Gatters 75 ist mit Q 2 bezeichnet. Eine derartige Speicherstufe schaltet entsprechend der nachstehenden Wahrheitstabelle:

5	Ti	<?1 <?2
O	O	1 1
O	1	1 O
1	O	O 1
1	1	keine Pegel
		änderung

Die Wahrheitstabelle zeigt, daß der Ausgang Q\ durch einen Impuls »0« am Eingang 3 auf »1« gesetzt

wird und durch einen Impuls »0« am Rücksetzeingang 7? rückgesetzt wird. Die Schaltung nach F i g. 4 liefert aber am Ausgang Q1 auch dann ein Signal »1«, wenn sowohl am Setzeingang 3 als auch am Rücksetzeingang 7Ϊ »(»«-Impulse zeitlich überlappt auftreten. Liegen an den Eingängen 3 und 7? zeitlich überlappt »1 «-Signale an, so ändert sich der Schaltzustand der Speicherstufe nicht.

Fig.5a zeigt schematisch ein Zeitdiagramm der Bewegungsbahn des Magnets 37 für den Fall, daß die Hall-Schalter W1 und W 2 zwar zeitlich nacheinander, jedoch zeitlich überlappt ausgelöst werden. Fig.5b zeigt die am Eingang 7? der Schaltung nach F i g. 4 auftretenden Impulse des Hall-Schalters W1; F i g. 5c zeigt die Impulse des Hall-Schalters W 2 am Eingang 3 Die Rechtecksignale an den Ausgängen Qi und Q 2 der Schaltung nach Fi g. 4 sind in den F i g. 5d und 5e jeweils abhängig von der Zeit f dargestellt Die in der vorstehenden Wahrheitstabelle angegebenen Schalteigenschaften bewirken, daß die Flanken des Rechtecksignals am Ausgang Q1 jeweils mit denjenigen Flanken des Signals am Einang 3zusammenfallen, die mit den Umschaltsignalen am anderen Eingang 7? zeitlich zusammenfallen. Die Ranken des Rechtecksignals am Eingang 3 definieren damit exakt den Umschaltzeitpunkt des Rechteckausgangssignals. Die Schaltung nach F i g. 4 läßt sich vorteilhaft einsetzen, wenn der Hebel 15 lediglich kleine Hübe ausführt, wie dies beim Wickeln von Kreuzwickelspulen mit hohem Kreuzungsverhältnis der Fall ist. In einer anderen Ausführungsform sind die Hall-

11

Schalter H1 und H 2 mit magnetischen Fangblechen 79 bzw. 81 versehen, wie dies in F i g. 1 angedeutet ist. Die Fangbleche 79,81 vergrößern den Ansprechbereich der Hall-Schalter, so daß jeder der Hall-Schalter eine Hälfte der Bewegungsbahn des Magnets 37 überwacht. In die- 5 ser Ausführungsform erübrigt sich das Flip-Flop 45.

Mit der Spannrolle 9 der Fadenbremse 11 ist ein Impulsgeber 83 (Fig. 1) gekuppelt, der pro Umdrehung des Spannrads 9 eine vorgegebene Anzahl Impulse erzeugt und an einen Zähler 85 abgibt. Der Zählinhalt des 10 Zählers 85 bildet ein Maß für die Länge des auf der Spule 5 aufgewickelten Fadens. Mittels des Zählers 85 kann die Kreuzwickel-Spulmaschine bei Erreichen einer vorbestimmten Länge abgeschaltet werden. 15 Hierzu 3 Blau Zeichnungen

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Claims (17)

Patentansprüche:

1. Fadenspannungsregler für von periodischen Spannungs- und/oder Geschwindigkeiisschwankungen überlagerte Faden, insbesondere bei einer Kreuzwickel-Spulmaschine, mit einem Basisteil, einem beweglich an dem 3asisteil gehaltenen, den Fadenlauf umlenkenden Fadentaster, einer an dem Fadentaster angreifenden Spannkraftausgleichseinrichtung, einer abhängig von der Tastposition des Fadentasters digital schaltenden Positionsschalteranordnung und einer von der Positionsschalteranordnung über einen Regelkreis elektrisch steuerbaren Fadenbremse im Fadenlauf vor dem Faden taster, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsschalteranordnung zwei vom Faden'aster (15)

in gesonderten Tastpositionen berührungsfrei schaltbare und entsprechend ihren Schaltzuständen Rechtecksignale erzeugende Schalterstufen (Hi, H 2) aufweist und daß der Regelkreis (35) die Fadenbremse (U) über eine zeitabhängig integrierende Integrationsstufe (51,62) regelt, die zur Ermittlung eines Mittelwerts jeder Schwankungsperiode in einer vorbestimmten Integrationsrichtung eingeschaltet ist, wenn die Impulse der Rechtecksignale der beiden Schalterstufen (H 1, H 2) in einer vorgegebenen Reihenfolge aufeinanderfolgen und entgegengesetzt der vorbestimmten Integrationsrichtung eingeschaltet ist, wenn die Impulse entgegengesetzt der vorgegebenen Reihenfolge aufeinanderfolgen.

2. Fadenspannungsregler nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß an die beiden Schalterstufen (Hi, H2) eine bistabile Speicherstufe (45;

Fig.4) angeschlossen ist, die vom Rechtecksignal der einen Schalterstufe (H 1) in ihren einen Schaltzustand geschaltet und vom Rechtecksignal der anderen Schalterstufe (H 2) in ihren anderen Schaltzustand geschaltet wird.

3. Fadenspannungsregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Speicherstufe bei zeitlich überlappendem Auftreten der Schaltinformation der von den beiden Schalterstufen (H 1.

H 2) erzeugten Rechtecksignale mit dem überlappten Beginn der Schaltinformation des Rechtecksignals einer der beiden Schalterstufen (Hi, H2) in einen ihrer beiden Schaltzustände geschaltet wird und bei überlapptem Ende der Schaltinformation des Rechtecksignals derselben Schalterstufe in ihren anderen Schaltzustand geschaltet wird. so

4. Fadenspannungsregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei NAND-Gatter (75, 77) oder zwei NOR-Gatter vorgesehen sind, deren Ausgänge mit jeweils einem von zwei Eingängen des jeweils anderen Gatters (75,77) verbunden sind, daß an den jeweils anderen Eingang jedes Gatters (75, 77) eine der beiden Schalterstufen (Wl, H 2) angeschlossen sind und daß zumindest eines der beiden Gatter (75,77) die lr.tegrationsrichtung (51,62) steuert

5. Fadenspannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsstufe (51,62) einen die Impulse eines Taktgenerators (53) zählenden Vorwärts-Rückwärtszähler (51) aufweist, dessen Zählrichtung ab- <>5 hängig von dem Rechtecksignal zumindest einer der beiden Schalterstufen (H I, H 2) steuerbar ist.

6. Fadenspannungsregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vorwirts-Rückwärtszihler (51) eine Mittelwertspeicherstufe (62) nachgeschaltet ist, in die zu Zeitpunkten, die durch wenigstens eines der beiden Rechtecksignale bestimmt sind, Zählinhaltsproben einschreibbar sind und die ein dem Mittelwert einer vorgegebenen Anzahl der Proben entsprechendes Mittelwertsignal zur Steuerung der Fadenbremse (11) abgibt.

7. Fadenspannungsregler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelwertspeicherstufe (62) ein Zahlen-Schieberegister mit einer vorgegebenen Anzahl Zahlenspeicherstufen (71) aufweist, welches die Zählinhaltsproben im Schiebetakt eines der Rechtecksignale aufnimmt und durch die Zahlenspeicherstufen (7J) schiebt und daß die Zahlenspeicherstufen (71) an eine Mittelwertbildungsstufe (73) angeschlossen sind, die ein dem Mittelwert der in den Zahlenspeicherstufen (71) gespeicherten Zählinhaltsproben entsprechendes Mittelwertsignal zur Steuerung der Fadenbremse (11) erzeugt

8. Fadenspannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsstufe (51,62) über einen Regler (41) mit PI- oder PI D-Verhalten an die Fadenbremse (11) angeschlossen ist.

9. Fadenspannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spannkraftausgleichseinrichtung als Feder ausgebildet ist dadurch gekennzeichnet daß die Eigenfrequenz des Fadentaster-Feder-Systems (15, 23) ungefähr gleich der Grundfrequenz der durch Geschwindigkeitsschwankungen des Fadens hervorgerufenen Betriebsschwingung des Fadentasters (15) bemessen ist.

10. Fadenspannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fadentaster als drehbar an dem Basisteil gelagerter Tasthebel ausgebildet ist und eine Feder den Tasthebel entgegen der Fadenspannung vorspannt, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder als Spiralfeder (23) ausgebildet ist.

11. Fadenspannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fadentaster als drehbar an dem Basisteil gelagerter Tasthebel ausgebildet ist und eine Feder den Tasthebel entgegen der Fadenspannung vorspannt, dadurch gekennzeichnet, daß im Fadenlauf beiderseits des Tasthebels (15) Fadenführungen (13,7) vorgesehen sind, die den Faden in einer Schleife von etwa 180° um einen Fadenfolgerteil (17) des Tasthebels (15) führen.

12. Fadenspannungsregler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleife etwa tangential zur Bewegungsbahn des Fadenfolgerteils (17) verläuft.

13. Fadenspannungsregler nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Tasthebel (15) zur Verringerung seines Trägheitsmoments als Profil-Formteil ausgebildet ist.

14. Fadenspannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadentaster (15) einen Dauermagnet (37) trägt und daß die Schalterstufen als magnetfeldempfindliche Schalter (H 1, H 2) ausgebildet sind.

15. Fadenspannungsregler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter als Hallschalter (H I, H 2) ausgebildet sind.

16. Fadenspannungsregler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schalter (H I₁ H 2) mit einem Magnetfluß-Fangblech (79, 81) versehen

ist, über das er im gesamten auf der dem anderen Schalter abgewandten Seite gelegenen Tastposif ionsbereich auslösbar ist

17. Fadenspannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fadenbremse ein im Reibschluß mit dem Faden stehendes Rad aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenbremse (11) als elektromagnetische Hysteresebremse ausgebildet ist und ein von der Drehzahl des Rads (9) unabhängiger, Bremsdrehmoment erzeugt